导读:本文包含了有机半导体材料论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:光催化降解,含油废水,有机半导体材料,除油率
有机半导体材料论文文献综述
赵天楚,魏延雨,刘经纬,祝旭宏[1]（2019）在《有机半导体材料光催化降解含油废水》一文中研究指出以有机半导体材料2,8-二(4′-二苯氨基)苯基-4,6-二苯基-1,9-蒽唑啉为光催化剂,对光催化降解汽油废水、柴油废水、焦化废水、芳烃废水4种不同性质的石油烃类废水进行了研究,发现其对4种不同的石油烃类废水具有很好的光催化降解效果,2 h除油率达到40%～55%,10 h除油率达到95%以上,COD_(Cr)(重铬酸盐指数)去除率达到61.35%以上,且汽油废水和柴油废水相对容易降解。不同pH值下的实验结果表明pH值在1.21～3.21光催化降解效果较好。对油质量浓度从10.2 mg/L到1 603.8 mg/L的柴油废水,10 h COD_(Cr)去除率均可达到70%～90%,若废水中的油含量过高,则需要稀释方可光催化降解。催化剂可以循环使用4次,除油率仍达到95%以上,COD_(Cr)去除率均达到90%以上。(本文来源于《炼油技术与工程》期刊2019年10期）
单震[2]（2019）在《基于不同组合方式二硒吩的有机半导体材料的合成及其场效应性能研究》一文中研究指出硒吩衍生物由于分子间容易产生Se···Se相互作用而使固态下分子排列更加紧密有序,分子间电荷转移增强,有助于载流子的传输,并逐渐应用于有机光电材料领域。本论文以硒吩为起始原料,通过改变硒吩单元组合方式以及封端基团中烷基构型,设计合成了六种硒吩基有机半导体材料。通过真空沉积法和溶液法加工其薄膜,构筑底栅顶接触式有机场效应晶体管器件并表征其性能,以探究其结构与性能之间的关系。具体研究内容如下:1)六种硒吩基有机半导体材料的合成:以硒吩为起始原料,通过醛基化、金属催化碳氢活化、McMurry反应、溴代、TMS基团保护、溴迁移碘代、Sonogashira Coupling及硒粉关环等反应合成了叁种不同组合方式的二硒吩双醛基化衍生物,即:E-5,5'-(乙烯-1,2-叉基)二(硒吩-2-甲醛),2,2’-二硒吩-5,5’-二甲醛和硒吩[3,2-b]并硒吩-2,5-二甲醛。醛基化产物经Wittig反应合成了六种基于不同组合方式二硒吩的有机半导体材料,即:1,2-二(5-(4-辛基苯乙烯基)-硒吩)-2-乙烯(1,总产率:41.8%),5,5'-二(4-辛基苯乙烯基)-2,2'-二硒吩(2,总产率:39.7%),2,5-二(4-辛基苯乙烯基)-硒吩[3,2-b]并硒吩(3,总产率:23.0%),1,2-二(5-(4-(2-乙基己基)-苯乙烯基)-硒吩)-2-乙烯(4,总产率:24.3%),5,5'-二(4-(2-乙基己基)-苯乙烯基)-2,2'-二硒吩(5,总产率:30.5%),2,5-二(4-(2-乙基己基)-苯乙烯基)-硒吩[3,2-b]并硒吩(6,总产率:20.2%)。相应中间体及目标化合物均得到了相应的结构表征。2)六种硒吩基有机半导体材料的光物理特性、电化学行为及热稳定性研究:化合物桥接方式从双键到单键再到稠合,其最大吸收发生蓝移;根据溶液状态下起始吸收波长计算化合物的光学带隙E_g:2.40 eV(1,4),2.46 eV(2,5),2.67 eV(3,6),结果显示六种化合物具有较窄的光学带隙;化合物循环伏安行为研究表明,其HOMO能级分别为:-5.29,-5.51,-5.49,-5.14,-5.21和-5.12 eV。六种化合物有较好的热稳定性,热分解温度均在330 ~oC以上。3)真空沉积法化合物1,2,3的薄膜的制备及场效应晶体管性能研究:在SiO_2/Si、OTS-SiO_2/Si基底及不同基底温度下通过真空沉积法制备叁种化合物的薄膜,AFM和XRD表征结果显示叁种化合物均具有较好的结晶性,基底进行OTS修饰后,有利于薄膜的生长,提高薄膜的结晶性;化合物3在OTS修饰的基底上呈现出较强的π-π堆积模式,表现出较好的半导体材料性能。底栅顶接触构型的有机场效应晶体管器件表征结果显示:化合物1在基底温度为60 ~oC,OTS-SiO_2/Si基底上,迁移率高达0.02 cm~2V~-11 s~(-1);化合物2在基底温度为60 ~oC,OTS-SiO_2/Si基底上,迁移率高达0.11 cm~2 V~-11 s~(-1);化合物3在基底温度为25 ~oC,OTS-SiO_2/Si基底上,迁移率高达0.38 cm~2 V~-11 s~(-1)。两个硒吩环稠合在一起与双键桥接,单键桥接的化合物相比表现出了更好的半导体性能。4)溶液法化合物1-6的薄膜的制备及场效应晶体管性能研究:薄膜光学显微形貌图和XRD表征结果发现1-6均具有较好的结晶性,但易聚集,难以形成连续薄膜。场效应晶体管器件表征结果显示:化合物1,2,3在OTS-SiO_2/Si基底上表现出较好的性能,其迁移率分别为3.86×10~(-3),8.49×10~(-3)和0.047 cm~2 V~-11 s~(-1);化合物4和6在SiO_2/Si基底上表现出较好的性能,其迁移率为4.53×10~(-3)和8.4×10~-44 cm~2 V~(-1) s~(-1);而化合物5样品聚集严重,薄膜与基底之间有较大的接触电阻,未检测到晶体管性能。(本文来源于《河南大学》期刊2019-06-01）
李振声[3]（2019）在《有机金属卤化物钙钛矿与传统有机半导体材料之间的相似点》一文中研究指出有机金属卤化物钙钛矿材料已经成为一种重要的光电材料,和传统的有机半导体材料之间存在共同点,尤其是钙钛矿材料在给体和受体分子间形成的电荷转移复合物所具有的铁电性能、超高的双极性等性能已经在实验中被观察到。分析得出有机金属卤化物钙钛矿高性能的一个重要原因是:在光激发下有机金属卤化物形成的是自由载流子而不是激子,这个性能在近期的一些小分子里被验证。新现象的发现有利于器件结构的设计从而将进一步增强有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池的光电转换性能。(本文来源于《光学与光电技术》期刊2019年02期）
李智浩[4]（2019）在《几种有机半导体材料电子结构、自旋输运和量子磁性的研究》一文中研究指出有机半导体材料具有优异的光电性能,同时兼具轻薄、柔软、易加工和生产成本低廉等诸多方面的优点,在有机发光二极管(OLED)、有机场效应管(OFET)和有机光伏太阳能电池(OPVC)等电子学器件中有着广泛的应用前景。另外,由于弱的自旋轨道耦合和超精细相互作用,使得有机半导体材料往往具有出色的自旋扩散能力。基于有机自旋电子学技术,在有机半导体上进行自旋的写入、传输和读出,是一种实现量子计算、量子信息和存储的新思路。因此,研究有机半导体材料多种优异性质背后的物理机制问题,对于提高材料性能和实现材料应用具有非常重要的意义。本论文主要选取了苝四甲酸二酐(PTCDA)、酞菁铁(FePc)和红荧烯(Rubrene)叁种典型的有机半导体材料,分别对它们的电子结构、磁性以及自旋传输性质进行了研究。首先,我们主要介绍了PTCDA分子壳层电子的激发和退激发过程,利用基于同步辐射的共振光电子能谱(RPES)技术对PTCDA薄膜电子结构进行了研究。根据电子动能对入射光能量的依赖性,对RPES谱图中由二次谐波激发的碳1s信号、共振光电退激发和共振俄歇退激发过程导致的叁种峰结构进行了归属。通过分析发现,由于PTCDA分子轨道空间分布的差异,分子轨道共振增强效应具有光子能量依赖性;同时,高结合能分子轨道(>4.1eV)参与共振俄歇退激发过程。明确RPES实验谱图中各个峰结构的起源有助于准确利用基于RPES的芯能级空穴时钟谱技术定量估算有机分子/电极异质界面处电子从分子未占据轨道到电极导带的超快转移时间。为了研究红荧烯薄膜的自旋输运性质,我们制备Ni_(80)Fe_(20)/Rubrene/Pt叁层膜结构的器件,利用自旋泵浦技术,实现了自旋流向红荧烯层的注入,并在Pt层探测到了逆自旋霍尔电压信号V_(ISHE)。根据V_(ISHE)信号与Rubrene厚度的依赖关系,我们得到了红荧烯的自旋扩散长度约116 nm和自旋弛豫时间约为132±9 nm。进一步地,利用红荧烯载流子迁移率1.76′10~(-6) cm~2/V和公式τ_=λ~2/D,我们估算其自旋弛豫时间为τ=3.8±0.5 ms。该结果克服了自旋阀器件中阻抗不匹配和自旋界面效应的影响,更有效地获得研究了红荧烯的自旋弛豫性质。另外,我们的结果也表明有机半导体/铁磁电极界面对电荷的散射,加剧了电子自旋弛豫过程。因此,调控界面能级排列和自旋界面对于提升电驱动的自旋电子学器件性能具有重要意义。最后,本文介绍了β-FePc单晶材料的磁性方面的研究。β-FePc单晶中自旋量子数S=1的Fe原子沿晶轴b方向排列成一维磁性原子链。通过角度依赖的X射线近边吸收精细结构发现FePc分子在bc面上呈近似站立状态,并且分子之间存在着磁相互作用。通过进一步测量磁场平行和垂直于b轴的磁化率和磁化强度,发现β-FePc单晶具有磁各向异性,链内分子的磁相互作用依赖于磁场方向。进一步分析发现,β-FePc单晶的磁化率可以很好的被一维海森堡反铁磁S=1的平面链理论所描述,在磁场平行和垂直于b轴时的各向异性相互作用分别为D/k_B=67.6 K和D/k_B=116.3 K。并且,我们初步判断随着温度降低至8 K以下,β-FePc单晶会进入S=0的自旋单态。(本文来源于《安徽建筑大学》期刊2019-04-01）
郑敏燕,侯雅慧,张国伟,贾瑶,郭妮[5]（2018）在《有机半导体材料分子结构及性能研究进展》一文中研究指出有机半导体材料与无机半导体材料相比较,其制备原料易得,可通过官能团的转变实现性能改进,因而是目前半导体研究的热点领域。文中以目前常见的有机半导体材料为基础,综述了有机半导体材料的产生、发展及设计理念,并根据常见有机半导体材料的结构对其进行分类阐述,对不同有机半导体材料的性能进行了分析,为有机半导体材料的进一步研究提供参考。(本文来源于《咸阳师范学院学报》期刊2018年06期）
许有冬[6]（2018）在《基于DPP的有机半导体材料的合成及其生物学应用》一文中研究指出近年来,光动力治疗(Photodynamic therapy,PDT)作为一种新的治疗肿瘤并且拥有显着功能的治疗方法开始受到越来越多的关注和研究。与传统治疗癌症的方法相比较,PDT具有毒副作用小、患者的创伤性小、不会产生赖药性等特点。在光照条件下,癌细胞会被光敏剂分子释放出的单线态氧给杀死从而达到治疗癌症的作用,可以通过控制光照来减少对正常体细胞的损伤。然而在光动力治疗在临床治疗上还有很多不足之处,首先就是传统光敏剂材料本身的成分复杂往往又有很强的疏水性和很差的生物相容性,其次就是由于传统光敏剂光敏化所需要的波长短,无法杀死深层癌细胞,再者就是传统光敏剂材料本身光伏效率低而且光稳定性差,无法持续性治疗,所以寻找一种新的适应于光动力治疗的光敏材料的已逐渐成为光动力治疗研究的焦点。在这样的背景下,本文以有机半导体材料吡咯并吡咯二酮(Diketopyrrolopyrrole,DPP)为核心设计合成了具有不同分子结构的材料,并通过测试研究其光学性能、电化学性能、及光动力效果,具体包括以下几个内容:(1)通过烷基化、溴化反应改善DPP分子的溶解性,并通过Suzuki偶联合成出了DPP与多环芳烃的聚合、DPP与多环芳烃偶联形成的小分子单体结构,通过测试,发现由于引入了大π平面结构,使得分子间π-π堆积增强,π共轭电子增加,降低了分子能级差,提高了分子光化学活性。(2)设计并合成出了DPP接苯胺结构的小分子材料,通过测试,发现该结构分子由于有强吸电子基二甲氨基的的存在使得DPP分子有了近红外的吸收,同时降低了分子的能级提高了分子的光化学活性,且具有较显着的光动力效果。(3)设计并合成出末端带有羟基和溴原子的DPP分子结构,通过对比发现末端接溴原子的分子更具有光稳定、光动力的效果,并初步尝试了其在生物学领域应用。(本文来源于《南京邮电大学》期刊2018-11-14）
张宁溪[7]（2018）在《叁烷基硅乙炔基取代的并五苯及蒽并二噻吩有机半导体材料的分子堆积模式和电荷传输性质的理论研究》一文中研究指出有机半导体材料因其造价成本低、柔性大、质量轻、可折迭、易加工等特点,目前已广泛应用于有机场效应晶体管、有机太阳能电池、有机发光二极管等光电器件中。通常,性能优良的光电器件要求有机半导体材料拥有高的载流子迁移率。迄今为止,大量的新型有机半导体传输材料已被研究合成。其中,并五苯是最典型的p-型传输材料,但其较差的稳定性、溶解性,以及在单晶中不完美的π轨道重叠限制了它的发展。研究表明,叁烷基硅乙炔基(TAS)功能化会大大改善材料的空气稳定性、溶解性以及单晶中分子堆积模式。在分子晶体中,分子的结合依赖分子间弱相互作用,形色各异的分子间弱相互作用导致不同分子一般采取不同的堆积模式,同种分子在不同温度、不同压强下也会以不同的堆积模式进行堆迭。而有机半导体材料的电荷传输性质高度依赖于分子间的相对位置,因此从理论上构建起电子结构-分子堆积-材料性质之间的相互关系对解释实验现象、为实验提供设计思路和理论支撑是至关重要的。本研究选取六种典型的TAS取代的并五苯(TAS-PEN)和蒽并二噻吩(TAS-ADT)分子作为研究对象,其中后者还涉及到顺反异构结构,通过对前线分子轨道、重组能、转移积分、电离势、电子亲和势、Hirshfeld表面分析、SAPT能量分解的计算和分析,结合分子动力学模拟和蒙特卡洛动态模拟,系统地研究了微观电子结构对材料空穴传输性能的影响、热力学动态无序对转移积分波动的影响以及分子间弱相互作用对分子堆积模式的影响。计算结果表明,这些分子更适合作为空穴传输材料。此外,具有并五苯骨架和较大TAS基团的分子拥有更小的空穴重组能。从这些分子晶体中可以观察到一个有规律的现象,那就是TAS基团越大,最近邻π堆积分子对的相对沿长轴滑移距离越大,与此同时,沿短轴的滑移距离越小。这个现象可用TAS基团增加的色散吸引与骨架之间的排斥作用的平衡关系来解释。此外,端位噻吩环的取代会引入额外的静电相互作用成分和大量的C-H?S弱氢键。SAPT能量分解和Hirshfeld表面分析表明这些额外的静电相互作用是造成TAS-PEN系列分子和TAS-ADT系列分子堆积模式不同的根本原因。计算出的静态空穴转移积分和不考虑热无序效应的迁移率表明,与TAS-PEN系列分子相比,TAS-ADT系列分子有更好的本征空穴传输性质。分子动力学模拟表明热无序效应对TAS-PEN材料的转移积分波动有非常明显的影响。而对于TAS-ADT系列分子材料,热无序对转移积分波动的影响相对较小,从而对空穴迁移率的影响也较小。更有趣的是,与反式结构相比,顺式TAS-ADT显示出更强的非局域电子-声子相互作用。我们推测:TAS-ADT晶体中大量的额外的C-H?S弱氢键会对晶体中的分子起到稳固的作用从而导致了较轻微的转移积分波动;顺式TAS-ADT晶体中分子间更大的S?S重迭引起分子间交换排斥的增大,从而导致顺式结构更不稳定,进而展现出更强烈的非局域电子-声子耦合相互作用。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-09-01）
张守峰[8]（2018）在《基于一系列典型有机半导体材料电荷传输性质的理论研究》一文中研究指出有机半导体材料因其价廉、质轻、可折迭、易大面积加工等优点在有机光电领域有着极大的应用前景。有机光电器件的宏观性能与有机半导体材料中的微观电荷转移过程直接相关。有机半导体从电荷转移的种类上可分为两个大类:具有单一功能的进行电子(n-型)或者空穴(p-型)传输的单极性有机半导体电荷传输材料和能同时高效进行电子和空穴传输的双极性半导体电荷传输材料。本博士论文的研究目的在于从理论化学的角度详细地理解单极性和双极性有机半导体中电荷转移的行为,建立全面的结构-性质关系,包括哪些微观因素在起作用、为何该微观因素能起作用及如何调控微观因素向着我们期待的方向发展,并在此基础之上提出有效的分子设计与筛选策略。因此,我们选取了单极性的p-型苯并噻吩衍生物和n-型氮杂化并五苯衍生物及双极性的靛蓝衍生物,采用Marcus电子转移理论结合动态蒙特卡洛模拟对其电荷传输性质分别进行了系统的研究。我们的研究结果不仅揭示了单分子的结构-电荷转移性质之间的联系并且深入的研究了分子间堆积方式以及晶体结构的动态无序对电荷转移的影响,为未来设计和合成高迁移率的有机半导体材料提供了坚实的理论基础。我们的研究结论概括为以下几个方面:1.基于单极性p-型五元稠环苯并噻吩有机半导体材料电荷传输性质的理论研究并五苯和低聚噻吩是过去二十余年间单极性p-型有机半导体电荷传输材料的典型代表。并五苯的空穴迁移率在实验上表现优良但在空气中极易被氧化,严重限制了其在器件中的实际应用。低聚噻吩则与并五苯恰恰相反,虽然低聚噻吩在空气中具有很好的抗氧化性,但其室温空穴迁移率往往很低,如何进一步提升空穴传输性能是低聚噻吩类材料的主要课题。我们从理论上研究了一系列的五元环苯并噻吩类单极性空穴传输材料的电荷传输性质。研究表明,噻吩环与苯环相交替的苯并噻吩系列同时具有较高的空穴迁移率和良好的氧化稳定性,是叁个系列中最优的空穴传输材料。此外,我们还通过晶体结构预测,从理论的角度解释了实验上对该系列中同分异构体中存在的电荷传输性质的差异,我们的结果表明,在五元稠环苯并噻吩中同分异构现象带来的电荷传输性质的差异是来自于材料本身的分子堆积导致的,而不是实验器件的原因。我们的研究还表明,有机半导体中动力学无序对苯并噻吩类有机半导体材料一维和二维的电荷传输过程具有重要的影响,在苯并噻吩体系中发生的是声子协助的电荷传输行为。2.基于单极性n-型氮杂并五苯衍生物有机半导体材料电荷传输性质的理论研究在有机半导体微电子器件中,同时具备高性能的空穴和电子传输性能的互补电路要比单极性空穴或电子传输的单一功能电路具备运行速度高、可靠性和稳定性好的优势。但相比于p-型空穴传输材料,n-型电子传输材料的发展要相对滞后。在这里,我们研究了一系列氮杂并五苯类衍生物(TIPS-PEN-xN;x=2,4)单极性电子传输材料中的电荷传输性质。研究结果表明,随着引入吡嗪环数量的增多可以有效地降低单分子最低空轨道(LUMO)的能级,有利于电子的注入。除此之外,引入吡嗪环的数量与位置能极大的改变分子的堆积模式,从而严重影响分子间的电子耦合。此外,相较于引入外侧吡嗪环的氮杂并五苯衍生物,引入内侧吡嗪环能带来更好的电荷传输网格。我们分别采用跳跃模型和带状传输模型的电荷传输模拟都表明在内侧引入两个吡嗪环的B-TIPS-PEN-4N是该系列电子传输材料中最优的分子。3.基于双极性靛蓝衍生物有机半导体材料电荷传输性质的理论研究优良的双极性有机半导体材料能够同时进行电子和空穴的平衡和高效传输,因此可以大大简化有机光电器件的制备工艺,降低器件的制作成本,有效降低能量功耗,改善噪声和操作稳定性。近来,靛蓝及其衍生物作为双极性有机半导体材料受到了越来越多的关注,但其电子和空穴的迁移率相对于单极性有机半导体材料而言还有量级上的差距。我们通过详细的理论研究,揭示了为何传统的引入吸电子基团策略不适用于靛蓝体系的根本原因,并根据靛蓝体系提出了新型的分子设计策略,进而设计了一系列基于靛蓝的衍生物分子。在经过严格的分子筛选过程后,我们将最优秀的双极性材料进行了分子晶体结构预测,并根据最稳定的晶体结构详细的研究了其本征传输参数。结果表明,这些分子相对于已报道的靛蓝及其衍生物具有多方面的优势,比如更小的前线分子轨道能差、更好的稳定性、更大的电子耦合和更小的重组能,这些有利条件促使这些新型分子展示出了优良的双极性传输性质,也表明了我们所提出的分子设计策略是合理可行的。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-06-01）
李洪爱[9]（2018）在《有机半导体光伏材料自生缓冲层的生成与研究》一文中研究指出有机太阳能电池的众多优点使其成为目前最有前景的光伏器件之一,其性能的改进主要从材料、器件结构、形貌调控、界面工程等几个方面进行。在器件的制作过程中常常由于表面粗糙度太大,能级不匹配等原因导致器件性能受到抑制,界面工程中的缓冲层能很好的解决这一问题,因而受到了极大关注。溶剂处理是界面工程中常用的一种有效方式,这种方式可以方便的得到厚度和组成可控的缓冲层,但以往的研究中都是选用良溶剂。本文用聚[4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2基)苯并[1,2-b;4,5-b’]双噻吩-2,6-双基-(4-(2-乙基己基)-3-氟代噻吩[3,4-b]噻吩-)-2-羧基-2,6-双基](PTB-Th)和聚[N,N’-双(2-辛基十二烷基)-1,4,5,8-萘二酰亚胺-2,6-双基-并-5,5’-(2,2’-双噻吩)](N2200)的不良溶剂甲醇采用浸泡和熏蒸两种不同的方式处理它们二元混合的活性层薄膜。根据极性原理,极性溶剂与极性物质有更强的相互作用,相对于PTB7-Th,甲醇和N2200之间有更强的相互作用,因而随着作用时间的变化,表面形成了不同主要成分的自生缓冲层。首先,采用甲醇浸泡的方式处理活性层,通过接触角和膜厚的测量证明甲醇对N2200有更强的作用;通过对活性层表面功函、表面物质含量等的测试发现随着浸泡处理的进行,在活性层表面自发形成了以N2200为主要成分的自生缓冲层,这层缓冲层降低了活性层的表面功函,同时减小了正置结构器件中活性层与电极之间的势垒,实现了提高器件效率的目的。其次,随着甲醇浸泡时间的继续增加,活性层的表面功函反而增大了,这是因为在表面形成了以PTB7-Th为主要成分的自生缓冲层。这层缓冲层增加了活性层的表面功函,降低了倒置结构器件中活性层与电极之间的势垒,实现了提高器件效率的目的。再次,用甲醇熏蒸的方式处理活性层,进一步研究了甲醇对PTB7-Th/N2200活性层的作用机理。当熏蒸时间不超过3 min时,表面功函持续减小,这是因为更多的N2200扩散到活性层的表面,在表面形成了以N2200为主要成分的缓冲层。继续增加熏蒸时间,表面功函将维持稳定,不再变化。本文率先提出了用不良溶剂处理活性层的方式,并且用实验证明这是一个提高器件性能的有效方式,同时探索了甲醇对PTB7-Th/N2200活性层的作用机理。(本文来源于《长春理工大学》期刊2018-06-01）
辛瑞[10]（2018）在《基于苝酰亚胺类新型有机半导体材料结构性能的研究》一文中研究指出随着材料科学的发展,有机半导体材料因其结构可调和可制备柔性器件等众多优势得到了广泛的关注。苝酰亚胺及其衍生物作为一个电子传输型(《-型)有机半导体材料,在彩色液晶显示(LCD),有机太阳能电池(OSCs)和有机场效应晶体管(OFETs)等方面具有广泛的研究。然而,由于苝酰亚胺拥有较大的芳香共轭平面,分子间作用力大,易于形成大的聚集体,导致其溶解度差,溶液加工困难,从而限制了其应用。因此,设计合成新型苝酰亚胺分子并研究其聚集结晶行为与光电性质之间的关系尤为重要。本文选取了一系列功能化的苝酰亚胺衍生物,围绕分子结构、聚集结晶行为与光电性质的关系展开,并对其光电性质和器件性能进行了系统的研究。本论文的主要内容包括:1.选取了一系列长烷基链取代的苝酰亚胺分子(C18-4CIPBI,C16-4ClPBI,C14-4ClPBI和C12-4ClPBI),对其热力学、光电性质和相转变性质进行研究,发现它们都有多重熔融峰和结晶峰,对应了不同的相转变,在用偏光显微镜(POM)对其形貌进行表征时,发现在高温相向低温相转变时产生了明显的形貌变化。于是重点研究了 C18-4C1PBI的相变过程中的形貌变化,发现C18-4ClPBI可以产生可逆的热致性液晶,结合小角X光散射(SAXS)测试拟合了两相不同的单斜晶胞参数,这表明液晶分子在叁维空间中是高度有序状态,在从液晶相向结晶相转变时有凸起纹理产生,当结晶相向液晶相转变时凸起纹理消失。经研究,我们发现凸起纹理是由于液晶到结晶晶形转变时,晶胞参数变化导致分子倾斜到晶界处,晶区相互排斥和相互抑制而生成的无定型区域。同时证实无定型凸起纹理的存在会导致电子迁移率从液晶相(1.51 × 10-3 cm2 V-1S-1)到结晶相(2.67 × 10-4 cm2 V-1 s-1)显着降低。2.研究设计了两个在苝酰亚胺核上引入了硫桥、硒桥的单键连接的苝酰亚胺二聚体作为受体材料,将其命名为C4,4-SdiPBI-S和C4,4-SdiPBI-Se。选择了一个与 C4,4-SdiPBI-S 和 C4,4-SdiPBI-Se 吸收互补的中等带隙的分子DR3TBDTT作为给体,制备非富勒烯-全小分子有机太阳能电池(NFall-SMSCs)。在制备器件的过程中,发现溶剂退火对于增加给受体的结晶性、得到合适的相分离尺寸和提高激子迁移率有着很大的帮助。在氯仿气氛下的溶剂退火,可以使DR3TBDTT:C4,4-SdiPBI-S器件的 PCE 从 2.52%增加到 5.81%,使 DR3TBDTT:C4,4-SdiPBI-Se器件的PCE从2.65%增加到6.22%。而6.22%的效率是目前基于苝酰亚胺受体类非富勒烯-全小分子有机太阳能电池的最高效率之一。3.研究设计了 一系列不同烷基链取代的苝酰亚胺二聚体Cn,n-SdiPBI-S(n=3,4,5,6,7),探索其制备的非富勒烯-全小分子有机太阳能电池器件性能与受体烷基链长度之间的关系。发现溶剂退火基于不同烷基链取代的苝酰亚胺受体器件性能的提升不同,提升倍数从2.5倍降低到1.2倍。考虑到有机分子一般存在奇偶效应,选择了奇数烷基链,的苝酰亚胺分子研究退火前后性能提升不同的原因。4.选择了一系列不同键接位置的苝酰亚胺B-SdiPBI,O-SdiPBI和H-SdiPBI,研究了不同键接位置对其分子构象、光电性质和光伏性能的影响。不同键接位置的苝酰亚胺会形成不同程度的π平面扭曲和二面角。B-SdiPBI两个PBI单元之间的扭转角为67°,由于O-SdiPBI和H-SdiPBI有更大的空间斥力,二面角增加到86°和90°。而叁个苝酰亚胺衍生物的单元平面性大小顺序为:H-SdiPBI>O-SdiPBI>B-SdiPBI。在以DRTBDTT为给体的NF all-SMSCs体系中,器件的效率也是H-SdiPBI>O-SdiPBI>B-SdiPBI,这是因为扭转的二面角有助于破坏小分子结晶,形成更小更有利于电荷分离的相尺寸,而好的平面性有利于在电荷的传输。(本文来源于《北京化工大学》期刊2018-05-31）
有机半导体材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
硒吩衍生物由于分子间容易产生Se···Se相互作用而使固态下分子排列更加紧密有序,分子间电荷转移增强,有助于载流子的传输,并逐渐应用于有机光电材料领域。本论文以硒吩为起始原料,通过改变硒吩单元组合方式以及封端基团中烷基构型,设计合成了六种硒吩基有机半导体材料。通过真空沉积法和溶液法加工其薄膜,构筑底栅顶接触式有机场效应晶体管器件并表征其性能,以探究其结构与性能之间的关系。具体研究内容如下:1)六种硒吩基有机半导体材料的合成:以硒吩为起始原料,通过醛基化、金属催化碳氢活化、McMurry反应、溴代、TMS基团保护、溴迁移碘代、Sonogashira Coupling及硒粉关环等反应合成了叁种不同组合方式的二硒吩双醛基化衍生物,即:E-5,5'-(乙烯-1,2-叉基)二(硒吩-2-甲醛),2,2’-二硒吩-5,5’-二甲醛和硒吩[3,2-b]并硒吩-2,5-二甲醛。醛基化产物经Wittig反应合成了六种基于不同组合方式二硒吩的有机半导体材料,即:1,2-二(5-(4-辛基苯乙烯基)-硒吩)-2-乙烯(1,总产率:41.8%),5,5'-二(4-辛基苯乙烯基)-2,2'-二硒吩(2,总产率:39.7%),2,5-二(4-辛基苯乙烯基)-硒吩[3,2-b]并硒吩(3,总产率:23.0%),1,2-二(5-(4-(2-乙基己基)-苯乙烯基)-硒吩)-2-乙烯(4,总产率:24.3%),5,5'-二(4-(2-乙基己基)-苯乙烯基)-2,2'-二硒吩(5,总产率:30.5%),2,5-二(4-(2-乙基己基)-苯乙烯基)-硒吩[3,2-b]并硒吩(6,总产率:20.2%)。相应中间体及目标化合物均得到了相应的结构表征。2)六种硒吩基有机半导体材料的光物理特性、电化学行为及热稳定性研究:化合物桥接方式从双键到单键再到稠合,其最大吸收发生蓝移;根据溶液状态下起始吸收波长计算化合物的光学带隙E_g:2.40 eV(1,4),2.46 eV(2,5),2.67 eV(3,6),结果显示六种化合物具有较窄的光学带隙;化合物循环伏安行为研究表明,其HOMO能级分别为:-5.29,-5.51,-5.49,-5.14,-5.21和-5.12 eV。六种化合物有较好的热稳定性,热分解温度均在330 ~oC以上。3)真空沉积法化合物1,2,3的薄膜的制备及场效应晶体管性能研究:在SiO_2/Si、OTS-SiO_2/Si基底及不同基底温度下通过真空沉积法制备叁种化合物的薄膜,AFM和XRD表征结果显示叁种化合物均具有较好的结晶性,基底进行OTS修饰后,有利于薄膜的生长,提高薄膜的结晶性;化合物3在OTS修饰的基底上呈现出较强的π-π堆积模式,表现出较好的半导体材料性能。底栅顶接触构型的有机场效应晶体管器件表征结果显示:化合物1在基底温度为60 ~oC,OTS-SiO_2/Si基底上,迁移率高达0.02 cm~2V~-11 s~(-1);化合物2在基底温度为60 ~oC,OTS-SiO_2/Si基底上,迁移率高达0.11 cm~2 V~-11 s~(-1);化合物3在基底温度为25 ~oC,OTS-SiO_2/Si基底上,迁移率高达0.38 cm~2 V~-11 s~(-1)。两个硒吩环稠合在一起与双键桥接,单键桥接的化合物相比表现出了更好的半导体性能。4)溶液法化合物1-6的薄膜的制备及场效应晶体管性能研究:薄膜光学显微形貌图和XRD表征结果发现1-6均具有较好的结晶性,但易聚集,难以形成连续薄膜。场效应晶体管器件表征结果显示:化合物1,2,3在OTS-SiO_2/Si基底上表现出较好的性能,其迁移率分别为3.86×10~(-3),8.49×10~(-3)和0.047 cm~2 V~-11 s~(-1);化合物4和6在SiO_2/Si基底上表现出较好的性能,其迁移率为4.53×10~(-3)和8.4×10~-44 cm~2 V~(-1) s~(-1);而化合物5样品聚集严重,薄膜与基底之间有较大的接触电阻,未检测到晶体管性能。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
有机半导体材料论文参考文献
[1].赵天楚,魏延雨,刘经纬,祝旭宏.有机半导体材料光催化降解含油废水[J].炼油技术与工程.2019
[2].单震.基于不同组合方式二硒吩的有机半导体材料的合成及其场效应性能研究[D].河南大学.2019
[3].李振声.有机金属卤化物钙钛矿与传统有机半导体材料之间的相似点[J].光学与光电技术.2019
[4].李智浩.几种有机半导体材料电子结构、自旋输运和量子磁性的研究[D].安徽建筑大学.2019
[5].郑敏燕,侯雅慧,张国伟,贾瑶,郭妮.有机半导体材料分子结构及性能研究进展[J].咸阳师范学院学报.2018
[6].许有冬.基于DPP的有机半导体材料的合成及其生物学应用[D].南京邮电大学.2018
[7].张宁溪.叁烷基硅乙炔基取代的并五苯及蒽并二噻吩有机半导体材料的分子堆积模式和电荷传输性质的理论研究[D].吉林大学.2018
[8].张守峰.基于一系列典型有机半导体材料电荷传输性质的理论研究[D].吉林大学.2018
[9].李洪爱.有机半导体光伏材料自生缓冲层的生成与研究[D].长春理工大学.2018
[10].辛瑞.基于苝酰亚胺类新型有机半导体材料结构性能的研究[D].北京化工大学.2018